安全监测系统范文

安全监测系统范文（精选11篇）

安全监测系统 第1篇

1 工作原理(如图1所示)

采用无线监控可视探头(传输距离超过1 000 m)接收视频信号,将视频信号以无线电波形式传输给中继器,中继器将信号转给接收端,接收端将信号经过转换器转换后传给计算机,计算机处理并显示视频信号,实现可视监控的目的。

2 系统组成

2.1 无线红外可视探头

无线红外可视探头是将入射的红外辐射信号转变成电波信号输出的器件。一般来说,红外辐射照射物体所引起的任何效应,只要效果可以测量而且足够灵敏,均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量,或者可用适当的方法转变成电量。一个红外探测器至少有一个对红外辐射产生敏感效应的物体,称为响应元。此外,还包括响应元的支架、密封外壳和透红外辐射的窗口。有时还包括致冷部件、光学部件和电子部件等。

选用无线红外可视探头优点是不需要布线可以远程实时监控,使网络上的节点具有可移动性,能快速方便地解决有线方式不易实现的网络信道的联通问题。与传统的监测系统相比,无线传感器网络系统结构更灵活、可扩展性更强,这在井筒复杂的环境中显得尤为重要。有线信号受地形或局域限制,布线麻烦,特别是罐笼上下运动时,有线传输的缺点更显得突出。由于井筒中的特殊环境,要选用红外可视探头,在较黑暗的环境中也能清楚地看到罐道及罐绳的各个部分。

2.2 中继器

中继器是局域网环境下用来延长网络距离的互联设备,操作在OSI的物理层。中继器对在线路上的信号具有放大的功能,主要是负责在2个节点的物理层上按位传递信息,完成信号的调整、复制和放大,以此来延长网络的长度和绕过障碍物。由于存在损耗,信号在传输过程中会衰减,衰减到一定程度时将造成信号失真,因此会导致接收错误。中继器就是为了解决这一问题而设计的,它完成物理线路的连接,对衰减的信号进行放大,并保持与原数据相同。中继器扩大了通信距离,但是增加了一些存储转发时间。网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定,中继器只能在此规定范围内进行有效的工作,不能无限地延长网络,否则会引起网络故障。在此系统中只使用中继器进行了一次转发,在延长通信距离的同时,保证了信号的延时在规定的范围内。

2.3 模数转换器

模数转换器即A/D转换器,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小,故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小,而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中,有些过程是合并进行的,如采样和保持,量化和编码在转换过程中是同时实现的。模数转换器原理图如图2所示。

2.4 计算机与转换器的通信

用主从通信方式,计算机为主站,通过RS485总线与转换器相连。由于计算机仅有标准的RS232接口,故采用RS232/RS485转换器进行总线接口转换。转换器不断循环输出数字信号,传入计算机,计算机通过软件显示并保存视频信号。

2.5 系统工作流程(如图3所示)

在竖井底部,罐笼侧面,绳轮上方分别安装无线红外可视探头,在竖井口安装中继器。无线红外可视探头感测画面并将信号以无线形式传给中继器,中继器调理并放大信号传给接收器,接收器接收信号输入模数转换器,模数转换器接收模拟信号,把模拟信号转换为数字信号通过RS232/RS485线缆传输给计算机,计算机处理并显示视频信号。

2.6 主要设备组成

主要设备组成:ST58Q型无线可视探头;BDT-GSM96170无线中继器;TLC2543电容型逐次逼近模数转换器;RS232/RS485线缆。

注:1——直井井筒;2——罐道;3——定向轮;4——罐笼;5——罐道无线红外可视探头;6——绳轮;7——绳轮无线红外可视探头;8——尾绳;9——尾绳无线红外可视探头;10-中继器;11——接收器;12——转换器;13——RS232/RS485线缆;14——监控台。

2.7 技术指标

额定电压:AC 127 V (+15%～-20%),50 Hz;环境温度:-20～+40℃;采用H.264视频压缩技术,压缩高,方便在窄带上实现高清晰的图像传输;无线传输距离不小于5 km;抗干扰性强,适合在恶劣环境使用;互调衰减≤-40 dBc;66ksps的采样速率转换器线性度误差最大为±1LSB;安装地点无剧烈碰撞和震动。

3 应用情况

应用井筒安全监测可视系统,先后对2个井筒的罐道、罐绳进行了仔细检查,获得了大量的现场视频数据,对保证煤矿安全生产起到了重要作用。

4 结语

本系统构成的无线传输网络提供了一种高效的数据获取和处理方式,将该系统应用于矿井井筒监控,可对有线监测系统难以布置或者人员不易达到的区域实施有效灵活的监测,从而构建了一个统一、高效、实时的井筒安全监测可视系统。井筒安全监测可视系统可以对井壁、罐道和罐绳实施安全监控,迅速查出缺陷以便及时采取处理措施,防患于未然,大大提高了竖井运输的安全系数。本系统具有极大的推广应用价值。

参考文献

[1]马海玉,王庭有,马海青.云锡集团松矿竖井牵引系统的视频监控研究[J].矿山机械,2007,12(35).

[2]崔景岳,武钦韬.矿山监控技术[M].北京:煤炭工业出版社, 1994.

[3]徐乐年,王渭明,王必胜.井筒安全监测报警系统[J].建井技术, 2003(1).

域间路由系统安全监测关键技术 第2篇

关键词：域间路由；安全监测；技术

中图分类号： TP392 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）27-139-2

0 引言

域间路由系统作为互联网上最为关键的基础设施，其作用主要是为了使各互联网间的信息能相互通达，从而保障全球信息的共享。域间路由器系统的使用范围非常广，其他系统与其没有可比性，当受到攻击的时候，会造成无法估量的破坏。本文首先对域间路由系统面临的安全问题进行了探讨，并对用包过滤机制增强域间路由系统的安全进行了详细的阐述，然后结合现有的MPLS技术、TCPMD5机制探讨了它们如何增强域间路由系统的安全。

1 域间路由系统的安全问题探究

域间路由系统存在诸多安全缺陷，很容易受到各方面的强烈攻击，和用户主机直接遭受破坏相比，其有更加强大的隐蔽性，拥有更大的破坏力，严重威胁了整个互联网的安全。文章首先对各种危害进行了系统的分类。详情见图1。

1.1 协议的脆弱性

1.1.1 中间人攻击

BGP没有对对等实体的身份进行认证，这为位于对等实体间的中间人攻击者提供了破坏机会。中间人攻击者一般通过源地址欺骗方式对全网进行大规模的攻击。一般情况下，路由器在转发报文的时候，只根据报文的目的、地址查路由表，而忽视了报文的源地址。因此，这样就可能面临一种危险，如果一个攻击者向一台目标计算机发出一个报文，而把报文的源地址填写为第三方的一个IP 地址，这样这个报文在到达目标计算机后，目标计算机便可能向毫无知觉的第三方计算机回应。这样，这个回应可能对第三方计算机造成了干扰，达到攻击的目的。同时，目标计算机也可能直接作为被攻击的目标。攻击者首先通过监听路由器A和B之间的通信，获取A和B的重要信息，如IP地址、AS号以及路由表等，然后将窃取的报文路径属性，进行修改并加入伪造的路由信息，之后转发。这种行为不仅可以达到路由黑洞的目的，而且可以达到扰乱整个互联网流量行为的目的。

1.1.2 拒绝服务攻击

针对域间路由系统的拒绝服务攻击的方式分为两种。一种是基于 TCP 协议的漏洞；另一种是基于BGP协议本身的漏洞。基于TCP的拒绝服务攻击主要是利用了TCP三次握手的缺陷，攻击者通过向合法的路由器的179端口发送大量的SYN请求，消耗网络的带宽和被攻击路由器的资源，使得被攻击的路由器与其他合法路由器的正常的通信延迟或者中断。在BGP协议中BGP对等体可以随时用NOTIFICATION消息来切断对等体之间的连接。因此，攻击者可通过冒充网络中的路由器向其他的路由器发送 NOTIFICATION消息，使得被攻击的路由器与对等体间的通信中断。由于BGP依赖长久持续的TCP会话并设置较大的滑动窗口来运作，当BGP Session被中断时，BGP应用程序会重新启动并尝试与它的连接对方重建一个连接并重建路由表，这就会导致一个轻微的服务损失攻击频度越高损失越大。如果攻击者在网络中通告大量的路由信息，就很有可能引起路由表数量的激增甚至爆炸。

1.2 实现的脆弱性

实现的脆弱性主要是由于系统部署不合理和受所处环境因素的制约引起的。首先，病毒的传播能造成整个互联网路由的不稳定。此外，在大型的IP网络中BGP不能很好地实现流量的负载分担。

1.2.1 路由收敛问题

路由收敛问题包括两个方面：一是是否收敛；二是收敛的时间问题。BGP通过搜索每个可能的自治系统路径，从最短路径到较长路径直到最后收敛为止。搜索每个可能的自治系统路径的速率取决于最小广播间隔，该间隔即为新的路由信息被允许在系统中传输的速率。

1.2.2 病毒传播

CodeRed1病毒传播和Nimda病毒传播给全球范围路由带来了不良影响。虽然病毒传播没有直接感染路由器，在病毒传播感染的过程中，网络应用流量过大、管理工作站的感染等，使BGP和整个Internet的路由受到严重影响。

1.2.3 流量分布不均衡

大型IP网络设计的基本方法是通过多条等价链路来分担流量的负载。IGP能够很好地支持等价路径的负载分担，但是BGP引入路由不能配合IGP实现等价路径的负载分担，很容易导致流量分布的不均衡的现象出现。

1.3 操作的脆弱性

操作的脆弱性是操作人员的错误行为导致的，系统中有20%-70%的故障由人为操作引起。例如著名的AS7007事件。由于对AS7007配置了错误的BGP，使得路由器的信息瞬间增多，并迅速在网络上传播，导致很多路由器出现故障甚至崩溃瓦解。目前影响比较严重的错误配置是输出错误配置和地址起源错误配置，输出错误配置是指路由器输出本该过滤掉的路由，地址起源错误配置是指AS偶然将某条地址前缀注入全局BGP表。这种错误是可以避免的，而且对终端用户的影响并不大。

2 防范措施

目前针对BGP的安全缺陷涌现了多种安全扩展方案，其多数都采用了信息认证的方式，目前所提出的基于PKI（Public Key Infrastructure）认证的安全机制中S-BGP是当前研究中最为完整、最具代表性的安全机制。我们主要分析了用包过滤防护技术增强域间路由系统的安全，并阐述了MPLS技术和TCPMD5机制在增强域间路由系统安全方面的益处。

2.1 包过滤防护

实施包过滤的依据主要是端口、IP、AS号、流量。端口过滤指仅允许对179端口的访问，IP地址和AS号限制，只允许具有合法地址的用户访问该路由器，流量限制指对自治系统内的每个路由器发送数据包的流量加以限制，正常BGP数据包的长度应不大于4096 Byte。持续的通过观察多个点的路由更新情况推断网络的状态，在每个自治系统内的边界路由器端部署检测防御系统。包过滤防护模型的结构如图2所示。

2.2 MPLS技术

MPLS技术就是多协议标记交换技术。它的优势是能在一个无连接的网络中导进连接模式，同时，还能降低网络的经济成本，在提供IP业务时能确保安全，具有流量工程能力，使信息传输大大提高，同时也有效避免了路由黑洞。

2.3 TCPMD5机制

TCPMD5机制中的MD5算法是相对安全的，而且共享密钥受到了严密的保护，很难被破解，TCPMD5确保了消息的完整性和对等体身份的真实性，有效地抵御了中间人攻击和拒绝服务攻击。

3 结束语

随着我国计算机技术的迅猛发展，人们对于路由器的要求也越来越高，从而，保证由无数台路由器所组成的网络的安全日益受到社会的关注。在这些成千上万的路由器中，边界路由器的作用更为重要。本文主要对域间路由系统的安全威胁进行了全面的分析，并提出了相应的解决技术。随着S-BGP技术的不断完善以及BGP技术与其他网络防护技术的融合，更安全可靠和更加广泛的BGP服务将被应用到Internet中。

参 考 文 献

[1] 李春秀.域间路由生存性关键技术研究[D].北京邮电大学，2015.

[2] 赵宸.安全域间路由协议关键技术的研究[D].北京邮电大学，2013.

塔吊安全监测记录系统研制 第3篇

1.1 塔吊安全监测记录系统总体设计。

塔吊安全监测记录系统采用工业现场比较成熟的RS-485总线技术, 构成了主从式塔机安全监测记录系统。由于采用模块化设计, 可以根据不同的用户要求选配不同的模块, 达到经济方便的目的。主控电脑与液晶显示器构成主控模块, 采用了TI公司的MSP430F149单片机作为主控芯片, 它是一款强调低功耗的16位精简指令单片机, 内部带有60k BFlash程序存储器, 该单片机以其高速性能在仪表行业内得到了大量的应用。该芯片拥有两个串行通信接口, 作为主控芯片即可与上位PC机进行通信, 下载塔吊工作状态数据, 又可以实现对各个测量模块之间的监控, 对来自各个模块的数据进行处理, 满足系统的设计要求。MSP430F149单片机内置看门狗, 能够在程序跑飞的情况下自动复位系统, 提高了系统的可靠性。塔吊的吊重、吊高、转角和小车幅度等工作状态, 均以模块化方式进行设计。这些模块通过RS-485总线方式连接到主控电脑, 以查询的方式进行数据交换, 实践证明完全满足实际情况, 系统的硬件组成框图如图1所示。塔吊安全监测记录系统采用模块化设计, 包括主控电脑和LCD显示模块构成的主控模块以及监测吊物吊重和吊高的测量模块, 塔机转角方位模块, 小车幅度模块等组成。主控模块与各个下位模块构成整个塔机安全监测记录系统, 采用了目前比较流行的RS-485总线技术与各个模块进行通信。

1.2 主控模块构成。

主控模块采用查询方式对塔机的工作状态数据进行实时监测, 并在LCD液晶模块上显示, 测量的数据与起重曲线进行比对判别塔吊的工作安全等级, 越限时发出声光报警同时操作员。同时还能通过非易失性RAM模块对数据进行记录存储。它主要由液晶显示模块、RAM存储模块、键盘输入模块、时钟模块和RS-232及RS485总线模块构成。主控模块各部分组成框图如图2所示。

液晶显示模块采用了北京中显电子有限公司生产的ZXAD320240YEYWD型号液晶显示模块, 分辨率为320*240, 屏幕大小为5.7寸, 可同时显示20行, 每行15个汉字, 且具有图形和字符两种显示功能。数据存储模块采用的是德州仪器公司的非易失性RAM芯片BQ4017, 容量高达2M字节。该芯片具有读写时序的写入保护功能, 传统的读写操作时序, 无限制的擦写次数, 内部电池自动检测供电, 5年数据保存不丢失等特点。采用16*16矩阵键盘作为输入设备, 实现对时间、重量、吊高, 小车幅度和转角工作区间的零点, 上下限数值等极限参数进行设定。是美国达拉斯半导体公司最新推出的DS12887时钟芯片, 采用CMOS技术制成, 把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于芯片内部。采用DS12887芯片设计的时钟电路, 该芯片具有微轼耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点, 可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。

1.3 吊物吊重测量模块。

起重量传感器将采集的起重量信号变成电信号后, 经过放大线性化后利用V/I转换电路变换为4~20m A电流信号, 送入吊物称重智能模块。称重智能模块采用TLC2543作为模数转换器, 该模数转换器具有12位的分辨率转换时间小于10u S, 转换线性度为±1 LSB, 可以满足设计的精度要求。

1.4 吊高幅度测量模块。

吊高采用SAG-00G丹麦绝对型光电工业编码器, 安放在起升钢丝绳系统中的起升卷筒的卷轴中心位置, 通过光电编码器的连续脉冲信号测量起吊高度。该光电编码器的输出采用标准的同步串行RS-485差分信号进行数据传输, 提高数据传输的可靠性。单圈最大脉冲数65, 536 (16位) , 输出为格雷码。采用铝质法兰和外壳不锈钢轴 (带密封外壳) , 不易破裂且耐用的塑料制成的码盘。采用SMD贴片技术的高集成度电路, 具有反极性保护和过压峰值保护。

1.5 塔机工作转角测量模块。

塔机的转角工作范围是基于地磁传感器方式进行测量, 可靠度很高。地磁传感器选用的是数字地磁传感器ZCC220L-232, 它是一款高精度平面数字罗盘模块。供电电压5VDC, 工作电流小于40m A, 连续输出模式, 工作温度-40~85度, 满足设计要求。输出的RS-232信号经过RS-232/RS-485转换器可直接受来自主控模块的指令, 获取塔机工作转角数据。

1.6 小车幅度测量模块。

牵引小车是通过钢丝绳与牵引卷筒相接, 构成了小车牵引系统。采用日本OMRON增量型两相光电工业编码器E6B2-CWZ3E, 实现牵引小车的精确定位。供电电压5V, 电压形式输出。通过同轴与牵引卷筒相连最高相应频率100KHz。小车幅度模块采用AT89S52单片机作为处理芯片, 将光电编码器送入的A和B两相光电信号进行相位比对和频率测量, 用于确定小车的运行方向和距离。

2 塔机安全监测记录系统软件设计

该系统由于采用模块化设计, 大大提高了系统的可靠性, 各个模块之间除通信意外其它时间均独立运行, 单独模块出现故障不会影响到系统的正常工作。本系统的主要软件包括主控模块的软件系统和上位PC机两个模块。主控模块软件是最重要的软件系统, 采用比较流行的C语言进行设计提高了系统的可维护性, 提供了进一步的数据处理能力。上位PC机采用VB高级语言进行设计, 操作界面简单。

软件结构上采用了基于事件方式的进行组织。分模块化进行设计, 由系统自检、各模块地址识别, 系统初始化, 各数据模块采集、时间读取、报警数据处理、数据存储、LCD显示及按键处理等8个部分组成。主控模块系统功能见图3所示。

结束语

塔机安全监测记录仪采用模块化进行设计, 分为主控模块和各个测量模块。采用RS-485总线协议将主控模块和各个测量模块相连。其中主控模块采用RS-232与上位机实现数据下载。主控模块是基于MSP430F149单片机, 采用LCD作为显示输出, 系统包含时钟芯片, EEPROM芯片, 非易失性RAM芯片等能够完成数据采集, 参数存储, 数据存储, 通信等功能, 对塔机运行时的数据记录实时记录, 预警等数据处理。此系统具有组装方便, 工作可靠, 功能完备, 是塔吊安全工作的可靠保障。此系统已经经过塔机生产厂家实地测试, 得到认可, 并准备投入实际应用。

参考文献

[1]令召兰.基于MAS的多塔机防碰撞控制系统研究[D].陕西西安:西安理工大学, 2007.

[2]杨鹏.基于MSP430和nRF905的塔吊无线遥控系统[J].机电工程, 2008, 25 (1) :34-36.

[3]傅健.基于单片机控制的塔式起重机起重性能显示仪[J].PLC&FA, 2006, 5:94-96.

[4]吴甬春等.塔吊倾覆力矩的计算[J].科技信息, 2007, 24:56-57.

安全监测系统 第4篇

在线水质安全预警系统:在线水质毒性监测

环境污染已经成为我国目前所面临的重大问题之一,甚至对人民群众的生活饮用水带来了很大的`威胁,及时有效地发现有毒污染物的泄漏或排放有着十分重要的意义.生物毒性的分析方法包括发光细菌法、水蚤法、贻贝法、水藻法和微生物法等,微生物法更适合于实时在线的毒性监测.STIPTOX系列在线水质预警仪是通过连续监测生物反应器中的微生物的呼吸状态来监测水体水质突发变化的.

作 者：朱勇 谭海玲 王璇 祖士明 作者单位：上海恩德斯豪斯自动化设备有限公司,上海,41刊 名：中国仪器仪表英文刊名：CHINA INSTRUMENTATION年，卷(期)：“”(6)分类号：X7关键词：污染 泄漏 毒性监测 STIPTOX 微生物

安全监测系统 第5篇

关键词 铁路信号；微机监测系统；网络安全

中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0120-01

随着网络技术的发展，很多行业领域都已经采用了微机技术，不但弥补了传统的技术的落后现状，同样也促进了相关行业的迅速发展。我国的铁路信号系统同样采用了微机系统进行管理。但是随之而来的病毒入侵等网络不安全因素，对铁路信号的微机管理系统所造成的潜在威胁同样非常的大。本文就此问题进一步论述，以此对我国现阶段铁路信号微机系统的安全等问题进一步明确，促进我国铁路信号微机系统的发展。

1 微机监测系统网络安全防护现状

目前的微机监测系统一般都是三层次的网络结构，既由车站、领工区（车间）、电务段三级构成的计算机网络，电务段和领工区的管理人员可以通过微机监测网直接看到所辖各站信号设备和战场运作状况。目前网络遭受病毒侵袭的主要途径有：生产已经网络化，网络上任何一点感染病毒后，如不及时处理，容易全网蔓延；随着移动存储设备越来越广泛的使用，病毒通过移动设备感染的机率大大增加。一机多用，如某台终端机既用于调看生产监控，又兼作办公机；其他遭受恶意攻击等非正常感染病毒。

现阶段微机监测系统采取的网络安全防护措施包括以下几个方面。

1）要求把站机、终端机上的I/0接口，如光驱、欤驱、USB插口等用标签加封，并在主板BIOS里修改相应项屏蔽设备端口，杜绝在站机、终端机上进行与业务无关的作业。

2）微机检测安全服务器，站机、终端机，安装有MCAFEE网络版防毒软件或瑞星单机版杀毒软件，但没有建立专用的防病毒服务器，病毒库的更新不及时，单机版的软件只有维护人员到站上才能更新。

3）清理非法接入局域网的计算机，查清有无一机多用甚至多网的可能，并对非法接人的计算机进行屏蔽。

2 现有系统存在的安全问题及改进的主要参考原则

设计新的网络安全防护系统，应确保运行数据的完整性、可用性、可控性、可审查性。安全系统的改进可参考以下几个原则。

1）体系化设计原则。通过分析网络系统的层次关系．提出科学的安全体系和安全构架，从中分析出存在的各种安全风险，充分利用現有投资，并合理运用当今主流的安全防护技术和手段，最大限度地解决网络中可能存在的安全问题。

2）全局性、均衡性、综合性设计原则。从网络整体建设角度出发，提供一个具有相当高度，可扩展性强的安全防护解决方案，应均衡考虑各种安全措施的效果，提供具有最优性价比的网络安全防护解决方案。

3）可行性、可靠性、可审查性原则。可行性是设计网络安全防护方案的根本，它将直接影响到网络通信平台的畅通，可靠性是安全系统和网络通信平台正常运行的保证，可审查性是对出现的安全问题提供依据与手段。

4）分步实施原则。分级管理，分步实施。

3 系统改进可采取的的主要措施

维护管理方面我们可以做好以下几点改进。

1）微机监测增设防病毒服务器，定期升级服务器病毒库，将病毒入侵机率降至最低。安装防火墙，对连接网络中的计算机进行统一管理，确保网络安全。

2）科学处理补丁和病毒之间的矛盾。安装补丁时，应经过慎重的论证测试，可行在开发系统上进行测试，确保安全的前提下，再进行补丁安装，因为有些补丁可能与现行的操作系统发生冲突，进而影响整个系统的稳定性。

3）在生产网上组建VPN，创建一个安全的私有链接。

同时，为保证系统的安全管理 ，避免人为的安全威胁，应根据运行工作的重要程度划分系统的安全等级，根据确定的安全等级确定该系统的管理范围和安全措施。对机房实行安全分区控制，根据工作人员权限限定其工作区域。机房的出入管理可以采取先进的证件识别或安装自动识别登记系统，采用磁卡，身份证等手段对工作人员进行识别、登记、管理。根据职责分离和多人负责的原则，确定工作系统人员的操作范围和管理，制定严格的操作规程。针对工作调动或离职人员要及时调整相应授权。

4 可采用的网络安全新技术

建立完善的微机监测系统网络安全防护系统，需要现有网络安全防护系统的基础上，充分考虑防火墙、入侵检测／防护、漏洞扫描、防病毒系统等安全机制。由于网络技术的不断飞速发展，传统的防护技术已经不能适应复杂多变的新型网络环境，必须采用安全有效的网络安全新技术才能防患于未然，提高整个微机监测网络的安全性。可采用的新型网络安全技术包括以下几种。

1）链路负载均衡技术。链路负载均衡技术是建立在多链路网络结构上的一种网络流量管理技术。它针对不同链路的网络流量，通信质量以及访问路径的长短等诸多因素，对访问产生的径路流量所使用的链路进行调度和选择。可最大限度的扩展和利用链路的带宽，当某一链路发生故障中断时，可以自动将其访问流量分配给其它尚在工作的链路，避免IPS链路上的单点故障。

2）IPS入侵防御系统。网络入侵防御系统作为一种在线部署的产品，提供主动的，实时的防护，其设计目的旨在准确检测网络异常流量，自动应对各类攻击性的流量，不将攻击流量放进内部网络。

3）上网行为管理系统。上网行为管理系统能够提供全面的互联网控制管理，并能实现基于用户和各种网络协议的带宽控制管理。实时监控整个网络使用情况。

4）网络带宽管理系统。对整个网络状况进行细致管理，提高网络使用效率，实现对关键人员使用网络的保障，对关键应用性能的保护，对非关键应用性能的控制。可根据业务需求和应用自身需求进行带宽分配。

5）防毒墙。传统的计算机病毒防范是在需要保护的计算机内部建立反病毒系统，随着网络病毒的日益严重和各种网络威胁的侵害，需要将病毒在通过服务器后企业内部网关之前予以过滤，防毒墙就满足了这一需求。防毒墙是集成了强大的网络杀毒机制，网络层状态包过滤，敏感信息的加密传输，和详尽灵活的日志审计等多种安全技术于一身的硬件平台。在毁灭性病毒和蠕虫病毒进入网络前进行全面扫描，适用于各种复杂的网络拓扑环境。

5 总结

通过本文的分析，可以看出，我国铁路信号微机监测系统的应用得到了初步的效果，但是随着我国铁路系统的继续发展，网络安全是我们不得不考虑的问题，而且随着网络安全问题的越来越多，对我国铁路信号微机监测系统的安全性要求就越高，因此，在未来的发展过程中，我们需要进一步提升铁路信号微机监测系统的安全等级，只有这样才能促进我国铁路信号系统的安全，提升我国铁路信号系统的继续发展。

参考文献

[1]刘琦.铁路信号安全维护及监控系统设计思路及应用[J].安防科技,2007,03.

[2]崔百玲.铁路通信信号一体化技术探索[J].黑龙江科技信息,2011,27.

[3]王亚东.关于微机监测系统网络防护的探讨[J].科技咨询,2007,26.

煤矿安全监测系统的研究与实现 第6篇

我国是一个矿产资源丰富的国家, 也是世界上最大煤炭消费国和生产国, 随着煤炭需求量的不断攀升, 超负荷生产已成为采煤行业增加产出的主要手段之一。随着煤炭需求量的增长, 矿难事故也在频繁发生。

煤炭生产作为我国能源生产的一个支柱性产业, 对国家工业化建设与发展和国计民生都有很大影响。同时它又是高危行业, 因此, 安全是煤矿生产的重中之重。

1 煤矿安监系统的概况

多年来, 为了提高矿井的安全生产, 降低事故率, 减少人员和资源的损失, 全球矿井科技工作者在煤矿安全检测领域做了大量的研究工作。总体而言, 煤矿安全检测系统的发展可划分为如下三个阶段:

1) 瓦斯遥测地面接收阶段。瓦斯是煤矿井下采掘过程中从煤和煤岩中涌出的有害气体。一旦瓦斯浓度处于爆炸界限内 (5%～16%) , 就有可能酿成瓦斯爆炸的严重后果。矿井瓦斯涌出异常或通风不良, 都可能使瓦斯浓度超限。因此, 大多矿井科研工作者把精力投向了瓦斯的检测监控方面, 研究出了大量的瓦斯测试及超限报警装置, 这些产品使生产指挥人员及时了解矿井下甲烷的浓度变化, 掌握生产的基本状态, 矿井安全生产出现了新面貌。

2) 煤矿安全检测阶段。20世纪80年代初, 欧美等发达国家率先研制了一批煤矿安全检测系统, 在学习和交流技术的基础上, 大量自产的系统在我国煤矿已大量使用。但是, 当时相当一部分安检系统由于功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因, 或已被淘汰和停产。因此, 造成相当一部分矿井无法继续正常使用己装备的系统。

3) 煤矿智能安全检测阶段。随着计算机技术的不断发展与应用水平的不断提高以及现场总线技术的广泛应用, 为煤矿安全检测系统的开发提供了良好的契机, 相关领域涌现出了不少智能型安全检测产品。这些检测检控系统能对矿井井下的工况进行实时检测监控, 并根据预先制定的应急策略对某一区域的突发情况进行相应的处理。极大地缓解了提高生产效率与安全事故之间的矛盾, 为提高煤炭安全生产及原煤产量做出了很大贡献。

2 煤矿安全监测挖掘模型设计

煤矿安全监测系统的作用是对煤矿生产过程中的整体状态进行实时监控。由于煤矿生产过程是一个动态的复杂过程, 因此, 在构建煤矿安全监测系统时也需要考虑各种因素。数据挖掘系统不是各项技术的简单组合, 而是一个相互关联的整体, 它需要辅助技术的支持, 才能完成数据采集、数据分离、数据挖掘、结果表述等一系列的任务, 最后将分析结果呈现在用户面前。根据煤矿安全监测数据的情况与数据挖掘的结构, 煤矿安全预测系统挖掘模型设计如图1所示, 主要由数据采集、分离数据、数据挖掘预测评价等组成。该挖掘系统中, 主要由监测数据采集模块、数据分析模块 (煤矿生产监测数据库) 、数据挖掘模块 (关联规则挖掘) 、预测评价模块组成。

在此监测数据采集系统中各组成部分的功能如下:

1) 数据采集模块:通过煤矿生产中各种传感器采集到的各种关于煤矿安全信息的数据 (包括自然灾害、开采过程中的设备情况、人员信息等) , 消除噪声数据, 最终将数据以二维表的形式录入到煤矿安全监测原始数据库中。

2) 分离数据模块:在原始的数据库中 (可以是一个或一组数据库) 进行数据挖掘的源数据, 根据数据挖掘任务确定数据源, 抽取数据进行数据清洗、分离和集成, 形成有效的数据。

3) 数据挖掘模块:是实现系统的核心部分, 由数据准备 (数据清洗、集成、变换) 、数据挖掘算法执行、结果表达等阶段组成。主要进行指标分析, 多维数据分析。将采集到的瓦斯浓度、CO浓度、风速、顶板压力、温度、甲烷浓度等指标进行数据预处理, 利用关联规则对预处理后的数据进行挖掘。

4) 预测评价模块:对挖掘产生的关联规则进行分析, 找出领域知识中的强规则。利用挖掘得到的强关联规则对煤矿安全生产状态进行监控与预测, 从而为煤矿监管提供决策支持。

3 煤矿安全检测数据库系统的创建

建立用于挖掘的系统数据库是数据准备的核心工作, 数据准备占用整个数据挖掘过程的大部分时间和精力。因为已有数据库的数据形式一般不能满足数据挖掘的需要, 需要根据具体的煤矿安全生产监测数据库来建立一个适合挖掘的数据库系统。具体的数据库系统如图2所示:

4 数据预处理

在煤矿生产过程中, 煤矿信息系统中存储着大量的数据, 这些监测信息蕴含了煤矿生产过程中的全部数据资源。煤矿生产由于地质条件和环境随着采掘进度与采掘方式的不断改变, 其数据在时间和空间中变化较大, 各种类型传感器监测的数据来源广泛, 容量庞大, 随时间、空间不断更新。因此, 煤矿监测数据具有以下几个特点:

1) 煤矿监测数据的不完整性:煤矿数据的采集和处理过程经常相互脱节, 数据采集是以煤矿安全管理为目的的, 而处理则是以寻找一般规律为目的。因此, 采集到的数据可能无法涵盖研究需要的所有信息。

2) 煤矿监测数据的异质性:由于煤矿监测系统建设于不同年代, 采用的监测设备使用不同的技术, 所以采集到的数据很难进行标准化。

3) 煤矿安全监测数据的关联性:几乎每一次的矿难都与各自然灾害数据之间有很大的关联性, 例如粉尘浓度引发的矿难大都与开采区域的温度、通风等有相当大的关系。

5 数据的清洗与集成

本步骤的目的:在源数据库中选取数据, 并将数据按实际情况进行标准化处理, 建立待挖掘数据表。

1) 数据清洗:

实际系统中收集到的原始数据往往是不完整的、有噪声的和不一致的。数据清洗就是要去除数据源中的噪声数据和无关数据, 处理遗漏数据, 考虑时间顺序和数据变化;整理不确定属性, 忽略或删除含有异常、孤立数据的记录, 清除与产生关联规则无关的属性, 减少数据空间复杂度。如清洗各表中对挖掘无关的数据采集人、采集设备等属性, 对于空缺数据可以人为添加或删除此记录。

2) 数据集成:

根据用户需要从原始资料中确定知识, 发现任务的目标数据, 包括数据对象和数据集中属性的选取。本文挖掘对象是煤矿生产中自然灾害间的相互关系, 可以根据以上各表产生一个关于时间、采集点为事务集, 以瓦斯浓度、CO浓度、粉尘浓度、温度、甲烷浓度、顶板压力等属性为项集与数据挖掘相关的完整数据集合, 删除采集设备、采集人等没有积极意义的属性。

6 结论

安全生产管理是现代工业企业管理中的重要工作环节, 在此环节上存在着大量的监测数据, 这些数据具有数据量大, 数据分散, 数据条目繁多, 不易统计等诸多特点。因此, 在这个监测管理环节我们必须要做到方便、合理、有效的统计、记录与提取数据。信息化工程的建设使得信息技术在各行各业得到很好的应用, 这为企业的安全管理和决策提供了有效可靠的工具。通过先进的计算机技术和通讯技术对企业独立的、分散的数据信息进行统一、有条理的管理, 满足了现代企业的安全生产管理需求。我们要把安全监测技术应用到煤矿安全生产中, 建立煤矿安全生产决策支持系统, 为煤炭企业的管理者决策提供切实可行的依据。总之, 安全监测系统在煤矿安全生产中的应用将会大大提高企业的生产效率, 是矿井生产现代化管理的一个重要标志。

摘要：煤炭行业一直是我国的支柱产业, 近年来, 煤矿安全生产的形势日益严峻, 矿难事故频频发生。对此, 国家有关部门给与了高度重视, 投入大量的人力物力研制各种类型的计算机监控系统。在某种程度上, 大大降低了矿难事故的发生机率, 但依然存在不足和缺陷。

关键词：煤矿,安全监测,数据挖掘

参考文献

[1]王清, 高原.矿井生产灾害信息化管理模型探讨[J].煤矿安全, 2008 (3) :90-91.

[2]高春矿.煤矿安全监控系统现状与发展前景[J].煤炭技术, 2004, 23 (11) :23-24.

[3]王光宏, 蒋平.数据挖掘综述[J].同济大学学报, 2004, 32 (2) :246-250.

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[6]蒋仕俊.煤矿井下安全监测与人员定位系统的应用研究[D].镇江:江苏大学, 2007.

[7]张应, 陶云奇.信息技术在煤矿安全管理中的应用[N].科技创新导报, 2008:22-23.

[8]Tian-Rui Li, Jun Ma, Yang Xu.An Improving Mining AlgorithmAiming at a Kind ofSpecific Function of Degree of Interest[J].IEEE, 2002:1214-1218.

桥梁结构健康安全监测系统的应用 第7篇

自1940年美国Tacoma大桥发生风毁事故以后,桥梁结构安全性监测的重要性就引起人们的注意,但是由于受科学技术发展的限制和对自然认识的不足,早期仅有一些简单的直观的监测手段,其应用价值一直受到相当的限制。20世纪80年代以来,在北美、欧洲和亚洲的一些国家和地区,相继发生了一些桥梁结构的突然性断裂性事故,使人们意识到对桥梁结构的健康诊断的重要性和迫切性。80年代后期,国外明确提出了桥梁结构健康监测的新思路和概念,并先后开始在一些重要的大跨度桥梁上建立了结构健康监测系统,如英国的Foyle钢箱梁桥、美国的Sunshine Skyway斜拉桥、挪威的Skarmsundet斜拉桥、丹麦的Great Belt East悬索桥、日本明石海峡大桥、中国香港的青马大桥等。国内先后在上海徐浦大桥、江阴长江大桥、南京长江第二大桥等建立了不同规模的结构健康监测系统,取得了一定的研究成果,下面就国内结果健康安全监测系统的采用情况分别进行介绍。

2 国内特大型桥梁结构健康监测开展现状

近年来,随着我国经济的腾飞,交通基础设施建设进入了一个前所未有的高速发展时期,中国桥梁建设技术得到了飞速发展,建成了许多世界级的桥梁,目前仅跨越长江特大桥就有数十座,随着这些特大型桥梁的建成,部分桥梁结构也出现了一些意料不到的异常现象。我国自20世纪90年代中期开始桥梁健康监测的研究,在国家科委攀登计划B“重大土木与水利工程安全性与耐久性的基础研究”项目、国家自然科学基金资助的“桥梁结构健康检测与状态评估”等多个项目的支持下,在大型桥梁结构病害调查、传感器布点、结构损伤识别、系统识别、结构理论模型修正、结构可靠度评定等方面开展了深入的研究。

2.1 国内几座具有代表性的桥梁结构健康安全监测开展情况

1)徐浦大桥:是上海市区南部连接浦江两岸的又一座斜拉桥,是上海市区黄浦江上第三座斜拉桥,安装了我国第一个桥梁结构状态监测系统。该系统的监测内容包括:车辆荷载;主梁标高;中跨主梁跨中断面应力、应变;主梁自振特征;斜拉索索力及斜拉索的振动等。徐浦大桥结构状态监测系统成功实现了利用大量多类型的传感器以及系统集成技术对结构工作性能的连续、实时观测。2)江阴大桥:对桥梁健康状态进行监测,安装了全站仪对加劲梁进行监测、安装了荷载销对吊索索力进行监测、锚跨主缆安装了磁弹性仪以及主缆、加劲梁及吊索的振动加速度的加速度传感器95个。3)南京长江二桥:南京长江二桥设立了二桥结构安全监测系统,为管理者实时监测和了解桥梁整体结构状况提供了数据积累和分析依据。监测重点为对南汊斜拉桥进行监测,使用了全站仪、振动检测仪、振弦式应变仪、磁弹性仪、加速度计、温度传感器等检测设备。虎门大桥、上海卢浦大桥、滨州黄河大桥等均建立了不同规模的健康监测系统。

2.2 国内已建立的桥梁监测系统的共同特点

1)通过采用传感测量装置获取结构行为的直接记录,同时强调对结构环境条件的监测和记录分析。2)采用在通车运营后连续或间断监测结构状态,力求获得结构信息连续、完整;并结合桥梁施工统一考虑传感器布设。3)监测系统具备了快速大容量的数据采集、通信与处理能力,可以实现数据网络共享。4)许多新的设备如光栅传感器、MEMS和GPS等逐渐被广泛采用。5)建立了许多结构响应的损伤识别方法,大多数方法已被数值模拟或试验室验证。6)部分桥梁已经获得了关于环境条件和运营荷载对桥梁振动特性影响的试验结果。

2.3 我国桥梁结构健康监测系统需要完善

我国桥梁结构健康监测开展起步较晚以及受目前科技和理论研究的限制,还存在很多地方需要完善:

1)系统的适用性、可靠性及长期稳定性。2)健康安全评价系统尚不成熟;除了受限于目前评估理论和方法不足外,关键在于在设计过程中,缺乏有效的安全评估系统。3)检测项目的选择、测点、监测模式及手段尚不足;目前国内仅根据理论分析,对部分重点部位进行了监测,数据采集频率和设备精度均受到一定的限制。4)系统的开放性、兼容性、可操作性。桥梁结构状态评估应和常规的养护结合起来,同时需要根据监测结构不断对数据库进行补充修正,要求系统应便于使用、维护和升级。要充分结合国内桥梁维护技术力量的现状,易于日常实际操作。

3 国内外结构健康安全监测的发展方向

目前我国的桥梁建设技术已达到世界领先水平,桥梁建设事业得到了前所未有的发展,特大型桥梁投资巨大,随着大型桥梁的不断建成,如何做好桥梁的运营、养护,随时了解桥梁结构的健康情况,及时对桥梁的安全进行评价已成为管理者日益需要和迫切希望解决的课题。目前,我国的工程技术人员也给予了高度重视,各大高校、科研院所纷纷开始着手结构健康安全监测方面的研究,润扬大桥、南京三桥、苏通大桥等特大桥建设方在建设过程中就开始了结构健康安全监测的研究,通过方案征集、集思广益,充分采纳了当前国内研究力量和国内外最先进的技术、设备,分别建立了各自的健康监测系统。综合国内在建几座特大型桥梁健康监测系统的特点,我国今后桥梁结构健康监测发展的趋势为:

1)由单一的、有限范围的主体结构监测向全桥全面、系统的监测发展,最终形成统一的综合管理系统。由于桥梁结构体量较大,很难对桥梁各个部位进行全面的实施监测,受投资、技术条件等限制,目前国内大多针对主体工程通过力学分析,就关键部位进行监测。随着经济的发展,人们将更希望和有能力对桥梁有一个全面详细的了解,以便更好的为人们服务。同时,结构健康监测也将成为日常养护管理系统的一个组成部分,形成一个统一的桥梁运营管理系统。

2)由单一的数据采集、保存转向数据后期处理与分析。健康评估系统日趋完善,评估成果可以成为运营管理者的决策依据。

3)系统技术上将更加先进、可靠。

4)系统将具有更好的开放性,可以进行多形式的国际间的合作。科技的进步要求综合管理系统具备较好的开放性,随着管理者需要可以进行数据更新、调整及功能调整,联网或集成等系统升级或扩充。同时,国际间的合作将更加普遍,不同国家的技术人员将通过网络数据共享实现专家会诊或进行多种形式的学术交流活动,实现高度共享的数字化桥梁。

5)具备更好的操作界面和实用性,更能适合我国国情和具体养护技术人员的实际操作。

4 结语

大跨度桥梁的健康监测,至今国际上还没有公认的有效的利用测量信息正确诊断桥梁损伤或健康状态的方法。我国的桥梁健康安全监测尚处于研究阶段,真正有效的评判系统短时间内尚无法建立;桥梁结构健康监测上需要投入大量资金进行研究、试验,在具体的实践过程中要避免一哄而上,不应片面追求硬件设备上的先进,应结合我国桥梁建设的实际,集中优势科研力量,对部分有代表性的特大桥进行健康安全监测系统开发试点研究,积累数据,并及时借鉴吸纳国际先进的经验技术,少走弯路,力求早日为我国特大桥梁的管养提供有效指导,发挥实用价值、降低养护成本、延长桥梁使用寿命。

摘要：通过介绍国内外一些重要的大跨度、特大型桥梁建设的工程建设实例,分析了桥梁结构健康安全监测系统的现状,明确了建立桥梁结构健康监测系统的重要性和必要性,提出了桥梁结构健康安全监测系统应用的新思路及发展方向。

关键词：桥梁,结构健康安全监测系统,应用

参考文献

核电厂安全壳监测系统研究 第8篇

一、安全壳监测系统设置原则

监测系统的仪表可参考理论计算值, 布置在安全壳结构的典型截面处, 并选择合适的仪表量程。

1. 安全壳结构计算

以某压水堆堆型为例, 安全壳三维有限元模型采用通用有限元软件ANSYS11.0建立, 模型包括从安全壳筏基顶面到安全壳穹顶顶面的圆筒状结构。

安全壳三维有限元模型需考虑几何不连续的部位, 如安全壳上较大的开洞部位、扶壁柱和钢衬里等。混凝土壳体采用20节点高精度实体单元 (SOLID95) 建模, 钢衬里采用8节点壳单元 (SHELL93) 建模, 设备荷载根据其性质建模, 作为集中荷载或均布荷载。为了模拟地基和核岛厂房公共基础的刚度对安全壳上部结构产生的影响, 用施加弹簧单元的方式来等效模拟其效应, 弹簧单元采用Matrix27单元模拟。

安全壳三维有限元模型见图1, 在试验工况下的最大变形见图2。

2. 监测系统设置

结合上面的理论分析, 监测系统布置如下:

铅垂线测量系统监测安全壳水平方向直径的变化 (径向变化) 和安全壳高度变化, 径向变形测量沿安全壳筒壁圆周4个方位, 避开设备闸门孔和扶壁柱, 间距90°左右, 设置铅垂线。在每一方位, 应至少取3个标高 (大致分别为筒壁高的1/4、1/2和3/4处附近) 布置测点。其中, 中间高度一层测点应接近理论计算所得之径向变形产生最大值位置。高度变形测量, 测点方位与径向变形测点位置接近, 其标高设在环梁的下方或筒体的顶部, 共4个测点。

应变测量系统宜在下列部位设置应变测点:筒壁与基础底板交接处, 筒壁高度的中间部位 (4个方位) , 穹顶的顶点部位, 设备闸门孔的一侧及其正上方的变断面处。应变测点可布置在安全壳壁厚的内、外排普通钢筋处, 对某些重要测量部位, 还可以增加壁厚中部测点。每个测点, 一般均按主应力方向已知的平面应力状态布置, 由环向的和竖向的两个应变计组成。

水准盒测量系统测点沿以安全壳中心为中心的4条半径布置。半径的外端延伸至加腋区域, 且不通过有较大几何不连续性的区域。每条半径上布置5个水准测量点 (筏基中心点为各测量半径所共用) 。在筏板与内层安全壳墙体交接处以及筏基中心处加密布置测量点, 以使获得的筏基变形剖面图尽可能符合真实情况。

二、监测系统原理和数据处理

1. 铅垂线测量系统

在安全壳外筒壁不同的标高处悬挂一根金属丝铅垂线, 安全壳在荷载作用下壳体发生膨胀或收缩, 悬挂的铅垂线也随之移动, 从而通过测试铅垂线的移动量来确定安全壳的变化。

每次测量数据可以得出铅垂线固定端处的径向和切向位移, 以及安全壳的倾斜程度和安全壳直径在不同标高处的变化, 从而可以绘出图形, 表示安全壳相对于原始测量数据的径向和切向位移、直径变化以及粗略的倾斜变化。

2. 应变测量系统

目前用来测量混凝土应变的应变计有电阻式应变计、差动式应变计和振弦式应变计等几种。振弦式应变计具有良好的稳定性、抗干扰能力强、采集数据方便和测试量为应变累计值等优点, 在目前的在建核电项目中得到广泛应用。

在温度恒定时, 振弦式应变计的钢弦张力与应变有着确定的关系, 当应变产生时, 钢弦的张力会发生相应变化。但当无应变产生而温度存在变化时, 也会使弦的张力发生变化。温度升高, 张力降低, 温度降低, 张力升高。除了计算振弦本身的热膨胀外, 还应考虑被测物体自身的热膨胀, 由此得到温度修正公式:

3. 水准盒测量系统

依据水可以找到自己水平的原理来测量筏基的沉降和变形, 基本的测量仪器为水准盒, 当液面从1位置上升到2位置时, 浮桶的浮力将增大, 浮力的大小与液面的变化成正比。通过采集精密振弦式传感器的频率值, 可以即时地换算出液面变化, 从而反算出水准盒沉降数值。根据这一原理, 可以精确测出小至0.01mm的垂直沉降。

将多个水准盒连接成用于测量多点相对沉降的系统, 就形成了静力水准系统。

三、工程中存在的问题和改进措施

监测系统所用仪表属于精密测量的仪表, 工作年限长达数十年, 除铅垂测量系统外, 应变测量系统和水准盒测量系统所用的仪表大多预埋在混凝土中, 一旦损坏, 无法替换, 这就对测量仪表的性能和监测系统的设计都提出了很高的要求。

对应变测量系统, 安装应变计和敷设测量电缆后, 在浇筑混凝土时需做好施工保护。考虑到仪表的异常风险, 测量仪表数量需设置一定的冗余, 以CPR1000堆型为例, 1号堆埋设应变计52个, 备用4个, 2号堆埋设应变计24个, 备用4个。

对水准盒测量系统, 设置若干个工作水准盒预埋在筏基中, 设置一个参考水准盒放置在安全壳外, 工作水准盒彼此之间并联, 每个工作水准盒单独与参考水准盒串联。上述结构形式即多个工作点公用1个参考点, 从而组成一个公共系统。所有工作点与参考点液面变化的相对高度即工作点相对于参考点位置变化, 而参考点的绝对高程可通过石墨杆和振弦式收敛计来确定。假如某个工作水准盒失效, 可在失效水准盒外部单独串联一个等效水准盒, 通过测量等效水准盒的液面可获得与失效水准盒的相同数据。

四、结束语

安全监测系统 第9篇

监狱作为国家的刑罚执行机关, 担负着拘押罪犯、维护社会稳定安宁、警示犯罪的重要职能。目前, 已经使用的监狱安全监测管理系统多数是视频监视系统, 少部分采用了有源无线射频识别 (Radio Frequency Identification, RFID) 技术, 但目前的RFID技术还有待完善, 有源标签的功耗指标和智能化水平有待提高, 识读器和传输设备的价格还较贵, 这些因素使得它的大面积推广应用受限。Zig Bee技术自身的特点, 正好弥补了RFID系统在监狱监测应用时遇到的一系列问题, 鉴于此, 我们设计了基于Zig Bee的无线传感器网络监狱监测管理系统。

2. 基于Zig Bee的无线传感器网络的监狱监测系统结构

2.1 Zig Bee技术

Zig Bee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术, 它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。Zig Bee无线传感器网络是由大量的Zig Bee传感器节点 (node) , 通过无线传输信息的方式构成的一个网络。传感节点把采集到的相关信号打包编码后发送给中继节点, 中继节点再把这些信号依次传给下一个节点, 直到网络协调器, 再通过网络协调器串行口传给监控中心主机。Zig Bee的无线传感器网络的每个节点功耗低、体积小, 但智能化水平很高, 可以连接丰富的传感器, 都能够通过网络相互联系。因此, 网络不只是完成了移动节点的位置定位测试, 还可以完成声音、图像和被监视人员的温度、脉搏测试和传输, 因此, 极大地弥补了RFID系统和其他技术的监狱监测管理系统的不足。

2.2 网络结构图

本系统由Zig Bee的传感器节点、中继器、协调器及监控显示设备组成, 如果图1所示。传感节点终端把采集到的数据打包编码后发送给中继节点, 中继节点收到信号后再把信号依次传给下一个节点直到网络协调器 (离协调器距离较近的中继节点直接把信号传到网络协调器) , 由网络协调器通过串行口传给监控中心主机。分布节点 (node) 与中继节点 (router) 构成数据采集簇, 数据经由中继节点转发到协调器 (coordinator) 的传输路径构成了树状结构。

3. 系统实现

3.1 Zig Bee节点硬件设计

Zig Bee无线传感器网络节点通常由4个主要模块构成:传感器模块、处理器模块 (微处理器、存储器) 、无线收发模块和电源模块, 如图2所示。此外, 还可选择其他外围功能模块, 例如定位模块、声音报警模块等。无线传感器网络节点其实现机理是以Zig Bee传输模块代替传统的串行通信模块, 将采集到的信息数据以无线方式准确地发送出去。

3.2 Zig Bee节点主要模块设计

(1) 处理器模块选型

选用Atmel公司的ATmega128L微控制器, 它是基于8位AVR RISC结构的低功耗CMOS微处理器, 具有128KB的系统内可编程FLASH, 4KB的SRAM和E2PROM, 2个8位和2个16位定时器/计数器, 8路10位ADC通道, 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器, 片内模拟比较器、JTAG、USART、SPI等丰富接口;另外, ATmega128L除了具有正常操作模式外, 还有6种不同等级的低功耗睡眠模式, 因而很适合于本文所设计的应用环境。

(2) RF模块设计

选用CC2420作为射频模块, 它的主要特点是:低功耗、低成本、兼容2.4GHz IEEE802.15.4标准的无线收发芯片, 另外只需要非常少的外部组件即可确保短距离通信。该芯片支持250 kbps的传输速率码片速率达到2 MChip/s, 可以迅速的构建多点对多点的无线网络。

(3) 传感器模块设计

本传感器主要是监测武器弹药库、仓库、服务器机房、围墙等人迹罕至的场所的入侵。选用RE200B红外传感器 (室内使用) , 该传感器采用热释电材料, 极化随温度变化的特性探测红外辐射, 采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰, 提高了传感器的工作稳定性。工作波长7-14µm, 在工作温度-20℃-+70℃下, 平均透过率>75%, 主要监测人员活动目标。选择NXV-960A振动传感器, 它是一款高灵敏度和触发可靠性的全向振动传感器, 具有灵敏度可调, 高抗干扰能力, 守候功耗电流低至5m A, 工作电流一般为15m A, 工作温度在-10~+50℃、湿度低于90%等特点。它们相互搭配部署在监狱武器弹药库、仓库、服务器机房、围墙等地方, 能够实时可靠监测人员的活动。该传感器模块与CPU接口电路框图如图3所示。

4. Zig Bee节点软件和协调器软件设计

在网络中, 协调器集中若干无线传感器节点数据, 协调器上电后, 首先初始化协议栈, 然后进行能量检测, 信道扫描, 建立网络。传感器节点上电后首先进行信道扫描, 搜寻网络协调器并与之建立连接, 然后传递采集到的相关数据。其相应程序流程图如图4所示。

5. 结束语

基于Zig Bee的无线传感器网络监狱监测管理系统, 给监狱干警佩戴Zig Bee移动节点卡, 给囚犯佩戴不可拆卸的Zig Bee移动节点腕表;结合监狱的重要目标的红外、振动传感器节点监控, 具有很高的实时性、准确性及有效性。整个系统功耗低、效率高、成本低, 硬件设备小巧便于扩展部署和维护, 还有声音、视频监控功能, 可大大提升监狱安全监控管理的水平, 真正实现监狱的“现代化与智能化管理”。

参考文献

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[2]ATmega128L, datasheet.Atmel Comporation, 2001.

[3]CC2420 datasheet, http://focus.ti.com/lit/ds/symlik/cc2420.pdf.

[4]金纯, 等.ZigBee技术基础及案例分析.北京:国防工业出版社, 2008.

安全监测系统 第10篇

【关键词】煤矿；安全；监测监控；系统；设计方案

0.引言

煤矿安全监测监控系统是以计算机网络及通信技术为基础，并与煤矿井下作业的实际情况有效结合而建立的一套集信息采集、传输、管理、控制等为一体的综合信息管理系统。随着计算机技术、电子技术、传感器技术以及信息传输技术的快速发展，煤矿的安全监测监控系统已逐渐由对单一参数的监测发展为多参数单方面的监控系统。

1.煤矿安全监测监控系统设计的原则及依据

1.1设计的原则

设计时需要根据煤矿井的实际情况，比如煤矿井的井田范围、井型、服务年限、煤层的厚度、倾角、顶板及底板情况、矿井通风方式及井田开拓方式、采煤区的布置及采煤方法、采煤及掘进工作面的布置及生产情况，以及矿井的瓦斯、粉尘、自然发火、地压、水等的情况，而选择不同的设计思路及设计方法。

1.2设计依据

煤矿安全监测监控系统的设计要严格依据国家的相关法规进行，比如《煤矿安全规程》及相关煤矿安全生产法规、《矿井通风安全装备标准》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》以及有关煤矿的安全装备产品手册等。

2.煤矿安全监测监控系统的分类及组成

2.1系统的分类

由于煤矿安全监测监控系统可以根据监控目的、使用环境及网络结构等的不同而有不同的分类，比如按照监测监控的目的可以将其分为轨道运输监测监控系统、环境安全监测监控系统、提升运输监测监控系统、排水监测监控系统、人员位置监测监控系统、火灾监测监控系统、煤与瓦斯突出监测系统等。

2.2系统的组成

煤矿监测监控系统主要组成部分有：传感器、执行机构、电源控制箱、监控分站、主站、主机、打印机、多屏幕、模拟盘、LYS电源、网络接口电及接线盒等。

2.3系统的功能

概括地说，矿井的安全监测监控系统的功能主要有：监测矿井状态（包括整个矿井系统的各种状态参数）、矿井参数超限报警及自动控制、手动遥控断电及通电、自检、数据存储、列表显示、模拟量实时曲线及历史曲线显示、统计分析、短信报警及检测等。

3.监测监控系统的选型及布置

3.1系统选型的原则

一般煤矿安全监测监控系统由传感器、地面中心站、井下分站及通信电缆等组成，在对这几部分进行选择应遵循以下的原则：（1）瓦斯传感器的类型一般有传统的黑白元件与红外线两种，黑白元件的瓦斯传感器虽然价格便宜，但是寿命短而且量程有限；红外传感器使用寿命长、安全可靠、量程长、耐冲击，适宜在高瓦斯的矿井使用，且在使用过程中为避免灰尘影响应定期更换探头过滤器；（2）断电方式的选择：一般选用智能型传感器中心分站控制断电及就地断电双重方式，配置用于断电的控制单元来就地断电；（3）地面中心站应选用最新配置的工控机；（4）井下分站的选择：对于高瓦斯矿井，应选用本安型的井下分站；而对于低瓦斯矿井则可选用隔爆型分站；（5）通信选择：通信方式的选择可选用现场总线的方式，其采用了数字通信的方式，可根据使用地点的不同而选用多种拓补结构；通信协议可采用国际标准的护寻址，并与管理信息网进行无缝连接。

3.2系统设备的布置

3.2.1传感器的布置要点及工作面传感器的布置

传感器的布置要点：

在布置传感器时，应该严格按照使用说明书进行操作。比如，根据甲烷由于密度小而上方甲烷浓度较大的特点，将甲烷传感器安置在粉尘较小的环境，且距离煤壁、顶板及巷道侧壁的距离大于3米；温度传感器布置在巷道中随意的位置或煤壁温度偏高处；风速传感器布置在巷径、风速均匀且温度相对较低的环境，且进风口距离巷道顶部2米左右。

工作面传感器的布置：

采煤工作面甲烷传感器的布置：在进行布置采煤工作面甲烷传感器时，必须在低瓦斯、高瓦斯及煤与瓦斯突出的矿井的回风巷及工作面均设置甲烷传感器；当采煤工作面采用串联通风时，必须在被串联的工作面设置甲烷传感器；采煤机则需设置便携式的甲烷检测报警仪或者机载式的甲烷断电仪。

长壁采煤工作面甲烷传感器的布置：对于U型采煤工作面甲烷传感器的设置，在低瓦斯、高瓦斯及煤与瓦斯突出的矿井均需设置甲烷传感器，甲烷传感器的类型根据工作面的实际情况而定。

用两条巷道回风的采煤工作面甲烷传感器的布置：甲烷传感器的设置方式与U型采煤工作面的方式一致，在工作面混合回风流处及采用三条巷道回风的工作面，设置另一个甲烷传感器；而采用三条巷道回风的采煤工作面与采用第二条回风巷甲烷传感器的设置与第二条相同。

在专用排瓦斯巷的采煤工作面设置甲烷传感器，瓦斯与煤和瓦斯探井采煤的工作面回风巷的长度大于1000米，则在回风巷中不可增设甲烷传感器。

非长壁甲烷传感器的设置可按照相关规定执行，但是在低瓦斯矿井的采煤工作面至少设置一个传感器，高瓦斯采煤工作面至少设置2个甲烷传感器。

掘进工作面在进行地面甲烷传感器的设置时，应该在瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷及瓦斯涌出的岩巷进行甲烷传感器的设置；高瓦斯及煤与瓦斯突出的矿井设置甲烷传感器。

在进行掘进机的布置时，均要设置机载式的甲烷断电仪或者便携式的甲烷检测报警仪。

3.2.2电缆的选用及使用方法

一般根据井筒之间的距离选用电缆，距离较长的可选用MHY32主输电缆，距离较短者可选用MHYBV钢丝恺装井筒电缆，并将电缆延到较干燥通风的环境，且用绝缘胶布带封固线头；当井下的巷道呈现出斜坡或平巷时，选用MHY32主传输电缆；监控分站的出线部门则选用MHYVR的通信电缆。另外，电缆使用时注意提升井筒的电缆放到位之后将其固定到井壁，以免由于长时间垂挂而拉断电缆线。

3.2.3调度监控室的布置

地板铺设时应选用“抗静电材料”；各种电线电缆尤其是信号传输电缆严谨拧绞在一起；现场220伏的线路布线须先出草图；整个系统应单点接地，即地线从机房引出连接到室外地线坑，而不与其他设备共用地线。

3.2.4系统接地装置施工

于距离建筑物底部3米多的地方挖2米见方的土坑，底部均匀撒上6-8千克的工业用盐，并在其上铺设铜丝网，然后埋土30多厘米厚浇水，最上方则可保留60-80厘米的土，最后将系统的地线与地线坑引线相连接。

4.煤矿安全监测监控系统的应用

煤矿安全监测监控系统的选择设计需要根据煤矿井的实际情况选择合适的监控设备，比如某矿井根据自身条件选择了KJ95N型的煤矿安全监测监控系统。该系统采用了时分制分布式的结构，主要由地面中心站、网络终端、通信接口、图形工作站、系统监控分站以及各种传感器及控制执行器等组成，是一种集矿井的安全监控、生产工况监控、多种检测子系统以及网络信息管理为一体的综合性煤矿监测监控系统，具有较强的先进性、功能性及实用性，已经在煤炭行业进行了大量的推广及应用。 [科]

【参考文献】

[1]李小孩.煤矿安全生产监测监控系统设计[J].科技与企业，2012，23（15）：112-115.

煤矿炸药库安全监测监控系统设计 第11篇

关键词：煤矿炸药库,安全监测监控系统,设计

0 引言

煤矿炸药库管理的最核心问题是安全, 安全问题是压倒一切的根本问题。如何运用高科技的手段, 建立一套可靠的安全机制, 从主观上降低各种因素所带来的意外事故或者损失, 可以在很大程度上保证炸药库的安全。而以计算机为核心, 利用计算机技术进行管理的多媒体数字化网络监控系统, 能够很好的突破传统模拟监控容易受到主观因素干扰的不利影响, 为今后的发展提供了广阔的空间, 随着安全管理数字化网络化步伐的加快, 多媒体数字化网络安全监控系统必将成为企业办公自动化的组成部分。

为了确保煤矿生产的正常运行, 煤矿的安全管理需求日益增强, 煤矿炸药库的安全管理显得更加重要。建立一套完整的数字化网络安全监控管理系统能有效减少煤矿的安全隐患, 同时给管理提供了锐利的眼睛和资料库。

1 系统的设计目的

1.1 本系统的实现, 可代替传统人防系统的漏洞及模拟监控系

统的不足, 使炸药库的保安更具现代化与科技化, 并向着数字化迈进。

1.2 本系统的实现, 可使炸药库关键部位无盲区, 重要地点有录像。

1.3 由于炸药库的特殊性, 常有重要资料需要保留及备份, 以备事后调阅。该系统的实现, 可使资料长时间保留并进行光盘备份。

1.4 本系统的实现, 可解决看守人员对炸药库的实时监看。

2 系统概述

2.1 系统组成

任何一个系统都是由一个基本的单元组成的, 以计算机为核心, 利用计算机技术进行管理的多媒体数字化网络监控系统由硬件和软件两大部分组成, 每一部分又分为不同的单元和模块, 相互关联、相互统一, 而系统矩阵的方式就是各模块单元是一个个独立的整体, 软硬件结合生成一个个具有独立的个体, 在特定的环境下实现某种功能, 是一个子系统。在用户提出某种要求的情况下, 再根据可实现的设计方案和要求, 将所需的子系统组合起来。满足用户的不同需求, 真正做到面向用户的数字化网络监控管理系统。

2.1.1 系统的硬件构成

(1) 摄像机; (2) 镜头; (3) 室内 (外) 云台; (4) 室内 (外) 防护罩; (5) 解码器; (6) 视频电视; (7) T型Q9接头等配件; (8) 工业控制机; (9) 视频切换矩卡; (10) 音频切换矩阵卡;11广播对讲卡;12远程通讯卡;13近端报警输入输出卡;14数字化视频处理卡;15数字化视频压缩卡;16汉字叠加卡;17网络通讯卡。

2.1.2 系统软件

(1) 运行平台中文Windows 98/2000NT4.0;

(2) 主系统软件包中文本地机版;

(3) 分控系统软件包中文本的分机版;

(4) 网控系统软件包中文网络版。

2.2 系统描述及原理

系统采用各炸药库分别控制、公安局统一管理的原则。在每个煤矿炸药库选择合理的位置, 安装CCD摄象机, 摄像机将采集来的图像变换为模拟电信号, 通过视频同轴电缆传输至设在炸药库值班室内的监控主机上。监控主机将所采集的电信号储存并转变为光信号通过传输干线网络连接到设在乡镇派出所的监控机房内。乡镇派出所的监控机房只需用1台高性能的工控主机即可对乡镇所有煤矿炸药库进行实时监控并抓拍录像, 并与设在县公安局的监控中心联网。县公安局监控中心的核心设备为数字监控主机, 监控主机将传输过来的视频信号通过视频采集卡送至主机进行相应处理并送至显示、存贮设备等;并切换到电视墙。

3 系统设计

3.1 监控中心

在县公安局机房内设立监控中心, 监控全县煤矿的炸药库房和雷管库房。

3.2 监控分中心

在乡镇派出所机房内设立监控分中心, 监控全乡煤矿的炸药库房和雷管库房, 并与县公安局监控中心联网。

3.3 监控室

在每个煤矿炸药库区内设立监控室, 监控整个库区、炸药库房和雷管库房;重点监控库房周边的动态情况, 并将情况录像。

3.4 摄像机位置

(1) 煤矿炸药库共设置三台室外固定摄像机, 对整个库区实行监控。监控主机设在值班室内。 (2) 县轻化公司炸药库共设置6台室外固定摄像机, 对炸药库整个库区实行监控。监控主机设在值班室内。

3.5 系统优点

(1) 监控系统能够自动地通过摄像机进行摄录, 也可以实现无人值守, 各摄像机一天二十四小时不间断的进行定点全面监视, 监控人员可以任意放大观看所需要的监控画面。 (2) 全数字智能监控系统克服传统系统的不足, 操作人员可以利用其良好的人机界面, 更加直观的进行日常维护工作。 (3) 通过摄像机, 可以清楚地看到摄像头所覆盖的视场中的各种情况, 能够很好的分辨出有哪些人或物进出炸药库。 (4) 全数字智能监控系统一般都设有安全密码, 没有访问权限的人员将不能进入系统对其进行查询、设置或者删除文件等操作。 (5) 录入的图像数字化之后压缩存贮在计算机硬盘里, 压缩比可用软件进行调整, 存贮的图像文件自动循环删除, 也可以根据用户需要, 加大硬盘以扩展存储周期, 或增加其它外存设备。 (6) 系统可以随时按时间、地点或图像文件进行检索、回放记录存贮的图像, 回放图像稳定、清晰, 还可以利用计算机强大的图像处理功能, 可对采集的图像进行处理, 包括画面修改、编辑调节等, 或者用其他专业图像处理软件进行处理。 (7) 全数字智能监控系统留有报警接口, 以便日后连接各种紧急报警按钮, 从而增加对一些突发事件的报警录像功能。 (8) 全数字智能监控系统还进行了独特的设计, 具有运动目标检索检测功能, 利用这项技术可以在画面上直接用软件进行设防。 (9) 全数字智能监控系统具有联网功能, 可以很方便的与其他计算机进行网络连接。 (10) 开机后, 系统可直接进入监控状态。另外, 系统具有断电自动恢复功能, 当发生意外断电时, 可以很好的保护有关的数据。1 1计算机可以同时存储并显示来自1-6个摄像机所捕获的全部动态画面。

3.6 施工工艺

在确定了系统配置方案、选定了设备型号后, 设备的安装、系统的综合调试便是系统整体性能发挥优劣的决定因素。我们从以下几方面进行考虑:

3.6.1 各种电缆走向分布合理, 避免各种电磁干扰传输线的敷

设过程中, 要严格遵循强弱电线缆分开的原则, 各行其道, 避免电磁干扰。

3.6.2 选好设备的安装位置在保障电学、光学、设备与被控制对

像相对位置符合技术规范的前提下, 尽量避开容易使设备造成人为的有意或无意损坏的安装位置。

3.6.3 精确调试系统设备及器件, 使其工作在最佳状态电视监控

设备属于光、机、电一体化产品, 各种电学、光学参数要调整到最佳状态需要一定的实际工作经验 (如:焦距、光圈、白平衡电位器、视场等) 。

3.6.4 优化计算机及网络设备配置, 保证网络数据流畅通, 视频信号实时传输。

3.6.5 提高施工中每道工序的工艺质量要求员工在施工中严